Sau khi mẫu thử đạt đến chiều sâu lớp thấm qui định (tính đến lớp cĩ 0,4%C-50%F + 50%P), mẻ thấm được đem tơi để đạt độ cứng bề mặt cao và làm cho hạt nhỏ, lõi cĩ độ bền cao. Cĩ nhiều phương án tơi khác nhau.
Tơi trực tiếp (hình 42a)
Áp dụng cho thép cĩ bản chất hạt nhỏ. Sau khi thấm xong đem tơi ngay mà khơng nung nĩng lại. Song lúc đĩ nhiệt độ quá cao ( 900oC), người ta để chi tiết nguội xuống cịn 850-860oC rồi mới tơi để tránh ứng suất nhiệt. Cách tơi này bảo đảm độ biến dạng rất nhỏ.
Hình 42: Các phương pháp nhiệt luyện sau khi thấm Cacbon.
Tơi hai lần (hình 42b):
Áp dụng cho thép Cacbon và hợp kim thường, cĩ yêu cầu cao về cơ tính. Do giữ nhiệt lâu ở nhiệt độ cao hạt bị lớn, phải cĩ quá trình nung, tơi, dựa vào chuyển biến P---->γ sẽ tạo nên hạt nhỏ. Song sau khi thấm, chi tiết gồm bởi hai phần:
+ Lõi cĩ Cacbon thấp với nhiệt độ tơi cao.
+ Bề mặt cĩ Cacbon cao với nhiệt độ tơi thấp hơn.
Do vậy để bảo đảm yêu cầu kỹ thuật cho cả hai phần đĩ người ta phải tiến hành tơi hai lần như sau:
+ Sau khi thấm Cacbon xong, chi tiết được thường hĩa để tạo Xêmentit nhỏ, giúp cho nung tơi tiếp theo được hạt Austenit nhỏ.
+ Tơi lần 1 (> AC3 của lõi): 880-900oC làm hạt nhỏ bảo đảm lõi bền, dẻo dai, nhưng bề mặt lại chưa đạt độ cứng cao nhất, nên sau đĩ lại.
+ Tơi lần 2 (> AC1): 760-780oC làm bề mặt cứng.
Cách tơi này tuy bảo đảm được cơ tính theo yêu cầu nhưng làm tăng thêm biến dạng vì phải làm nguội tới ba lần từ nhiệt độ cao, nên ngày nay ít áp dụng.
Tơi một lần (hình 42c)
Áp dụng cho thép Cacbon và hợp kim thường cĩ yêu cầu khơng cao về cơ tính. Sau khi thấm, thường hĩa, chỉ tơi một lần ở nhiệt độ trung gian giữa hai loại trên:
Khi yêu cầu nặng về bảo đảm độ cứng bề mặt: Tơi ở nhiệt độ thấp: 820-850oC Khi yêu cầu nặng về bảo đảm độ bền lõi: Tơi ở nhiệt độ cao: 860-880oC. Sau khi tơi, tiến hành ram thấp: 180-200oC trong 1-1,5h.